DE3121176A1 - DEVICE FOR AREA RECORDING OF X-RAY IMAGES - Google Patents
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 81 P 5257 DESIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Our mark Berlin and Munich VPA 81 P 5257 DE
Gerät zur bereichsweisen Aufnahme von RöntgenbildernDevice for taking X-ray images in certain areas
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Aufnahme von Röntgenbildern mit einer Röntgenstrahlenquelle, einem Bildaufzeichnungsträger sowie mindestens einer zwischen der Röntgenstrahlenquelle und einem zu untersuchenden Objekt angeordneten und mindestens eine Öffnung aufweisenden Blende zum Erzeugen eines ersten Strahlenbündels, bei dem die Blende relativ zum Objekt und Bildaufzeichnungsträger derart bewegt wird, dass das Objekt bereichsweise durchstrahlt und abgebildet wird.The invention relates to a device for recording X-ray images with an X-ray source, a Image recording medium and at least one between the X-ray source and an object to be examined and having at least one opening Diaphragm for generating a first bundle of rays in which the diaphragm is relative to the object and Image recording medium is moved in such a way that the object is irradiated and imaged in areas.
Der Informationsgehalt in einem Röntgenbild wird heute vor allem durch die Sekundärstrahlung begrenzt, die der gewünschten Information überlagert ist. Für gewisse Objekte kann diese Streustrahlung bis zu 70% betragen. Um diese kontrastmindernde Wirkung der Streustrahlung zu reduzieren, sind bereits verschiedene Streustrahlraster bekannt (Erich Krestel, bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik, Verlag Siemens AG, Berlin und München, 1980, Seite 190 bis 201). Insbesondere istThe information content in an X-ray image is now mainly limited by the secondary radiation that the desired information is superimposed. For certain objects this scattered radiation can be up to 70%. In order to reduce this contrast-reducing effect of the scattered radiation, various scattered radiation grids are already available known (Erich Krestel, imaging systems for medical diagnostics, Verlag Siemens AG, Berlin and Munich, 1980, pages 190 to 201). In particular is
GdI 1 TT / 12. 5. 1981GdI 1 TT / May 12, 1981
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daraus auch ein Schlitzblendenmechanismus bekannt, bei dem durch eine erste Spaltblende zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Objekt und wahlweise eine weitere zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger aus einem grösseren Strahlenfeld ein schmaler Streifen ausgeblendet wird, in dem die Streustrahlung gering ist. Zur Abbildung des gesamten Objektes müssen die Spaltblenden während der Aufnahme über das Bildfeld bewegt werden.from this a slit diaphragm mechanism is also known in which a first slit diaphragm between the X-ray source and the object and optionally another between the object and the image recording medium a narrow strip in which the scattered radiation is masked out from a larger radiation field is low. To image the entire object, the slit diaphragms must be over the image field during the exposure be moved.
Ein weiterer kontrastmindernder und damit informationsbegrenzender Faktor ergibt sich aus der Schwierigkeit, die Belichtung an verschiedene Teile des Objekts anzupassen, wenn diese grosse Variation in der Dichte und damit in der Röntgenabsorption aufweisen.Another contrast-reducing and thus information-limiting Factor arises from the difficulty of adjusting the exposure to different parts of the object, if they show great variation in density and thus in X-ray absorption.
Zu weiche Röntgenstrahlung wird in den dichteren Objektbereichen vollständig absorpiert, so dass diese praktisch nicht abgebildet werden können. Wählt man eine so harte Röntgenstrahlung, dass alle Objektbereiche abgebildet werden, so verschlechtert das den Kontrast, speziell in den Bereichen geringerer Dichte. Eine gewisse Abhilfe schaffen dabei zusätzliche Absorptionsschichten, sog. Doger, die über den Objektbereichen geringer Dichte angeordnet werden. Durch diese "Doger" besteht jedoch auch die Gefahr einer Bildverfälschung, da sie mit abgebildet werden, wodurch dem eigentlichen Objektbild ein zusätzliches Bild überlagert wird. Ausserdem verursachen sie Streustrahlung.X-rays that are too soft are completely absorbed in the denser object areas, making them practical cannot be shown. If you choose an X-ray radiation that is so hard that all areas of the object are imaged this worsens the contrast, especially in the areas of lower density. A certain This can be remedied by additional absorption layers, so-called dogers, which are placed over the object areas low density. However, there is also a risk of image falsification through these "dogers", since they are also mapped, whereby an additional image is superimposed on the actual object image. They also cause scattered radiation.
Der sicherste Weg zur kontrastreichen Abbildung verschieden dichter Objektteile bestand bisher darin, mehrere Aufnahmen mit unterschiedlicher Belichtung zu machen, in denen jeweils nur Teilbereiche optimal belichtet und damit kontrastreich abgebildet wurden. DieThe safest way to achieve high-contrast imaging of object parts of different densities has been to to take several pictures with different exposure, in each of which only partial areas are optimally exposed and were thus depicted with high contrast. the
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unterschiedliche Belichtung wurde dabei durch Änderung der Belichtungszeit eingestellt.different exposure was set by changing the exposure time.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gerät der eingangs genannten Art innerhalb einer einzelnen Aufnahme neben der weitgehenden Sekundärstrahlenabblendung auf einfache und sichere Art eine optimale Belichtung für Objektteile verschiedener Dichte zu erreichen.The present invention is based on the object in a device of the type mentioned within a single exposure in addition to extensive secondary beam glare in a simple and safe way to achieve an optimal exposure for object parts of different densities.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Blende mindestens eine weitere, derart angeordnete Öffnung aufweist, dass das durch diese Öffnung hindurchgehende weitere Strahlenbündel einen zeitlich später abzubildenden Objektbereich durchstrahlt, und dass zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger im Bereich des weiteren Strahlenbündels mindestens ein Detektor zum direkten Registrieren der das Objekt durchdringenden Röntgenstrahlung vorgesehen ist, dessen Signal einer Einrichtung zugeführt ist, die in Abhängigkeit davon die auf den Bildaufzeichnungsträger gelangende Strahlendosis für den später abzubildenden Bereich steuert. Der Detektor erfasst dabei exakt jeweils die das Objekt durchdringende Röntgenstrahlung für den nächstfolgenden oder möglicherweise auch einen noch späteren Bildbereich.According to the invention, this object is achieved by that the diaphragm has at least one further opening arranged in such a way that the through this opening further bundles of rays passing therethrough irradiate an object area to be imaged at a later time, and that between the object and the image recording medium in the area of the further beam of rays at least one Detector for direct registration of the X-rays penetrating the object is provided, its Signal is fed to a device which, in dependence thereon, arrives on the image recording medium Controls radiation dose for the area to be imaged later. The detector records exactly the X-rays penetrating the object for the next one or possibly one more later image area.
Solange diese Strahlendosis innerhalb des Dynamikbereiches des Bildaufzeichnungsträgers liegt, wird die Belichtung zu dem Zeitpunkt, zu dem der vom Detektor erfasste Objektbereich zur Abbildung kommt, nicht verändert. Erst wenn die Strahlendosis ausserhalb des Dynamikbereiches zu liegen kommt, d.h. wenn ein grosser Dichteunterschied in den Objektbereichen vorliegt,As long as this radiation dose lies within the dynamic range of the image recording medium, the Exposure at the point in time at which the object area captured by the detector is imaged is not changed. Only when the radiation dose comes to lie outside the dynamic range, i.e. when a large one There is a density difference in the object areas,
f,f,
- /T - VPA 81 P 5257 DE- / T - VPA 81 P 5257 DE
ändert die Einrichtung die Belichtung derart, dass es wieder ein Signal innerhalb des Dynamikbereiches gibt. Die Belichtungsänderung erfolgt dabei mit einer Zeitverzögerung, die dem zeitlichen Abstand des vom Detektor erfassten Objektbereiches vom abzubildenden Objektbereich entspricht.the device changes the exposure in such a way that there is again a signal within the dynamic range. The change in exposure takes place with a time delay that corresponds to the time interval between the detector detected object area corresponds to the object area to be mapped.
Mit Hilfe dieses Gerätes ist es daher möglich, Objekte mit stark unterschiedlicher Dichte in einem einzigen Bild in allen Objektteilen mit hohem Kontrast abzubilden.With the help of this device it is therefore possible to display objects with very different densities in a single one Image in all parts of the object with high contrast.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger eine weitere Blende mit mindestens einer Öffnung im Bereich des ersten Strahlenbündels angeordnet ist. Durch diese weitere Blende wird ein Grossteil der im Objekt erzeugten Streustrahlung abgeblendet, so dass es zu einer zusätzlichen Verbesserung der Bildqualität kommt. Eine Vereinfachung der Steuerung für die Relativbewegung zwischen den Blenden einerseits und dem Objekt und Bildaufzeichnungsträger andererseits ergibt sich, wenn als Blenden Spaltblenden vorgesehen .sind. Mit einem einmaligen Überfahren des Bildfeldes kann dadurch die vollständige Aufnahme gemacht werden.In a further development of the invention it is provided that between the object and the image recording medium a further diaphragm with at least one opening is arranged in the region of the first beam. By this further diaphragm is masked off a large part of the scattered radiation generated in the object, so that it closes there is an additional improvement in image quality. A simplification of the control for the relative movement between the diaphragms on the one hand and the object and image recording medium on the other hand results when Slit diaphragms are provided as diaphragms. With a single crossing of the image field, the full recording can be made.
Um auch Dichtschwankungen des Objektes senkrecht zur Bewegungsrichtung erfassen zu können, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Gerätes mit Spaltblenden vorgesehen, dass eine Detektorzeile im Bereich des weiteren Strahlenbündels liegt, deren einzelne Detektoren in einer vorwählbaren Verknüpfung das Signal für die Einrichtung zur Steuerung der Strahlendosis liefern. Die Signale der einzelnen DetektorenIn order to also be able to detect density fluctuations of the object perpendicular to the direction of movement, an advantageous one Further development of the device according to the invention with slit diaphragms is provided that a detector line in the The area of the further beam whose individual detectors are in a preselectable linkage provide the signal for the device for controlling the radiation dose. The signals from the individual detectors
können dann gleich oder unterschiedlich gewichtet der 35can then be weighted equally or differently 35
-Jf-*" VPA 81 P 5257 DE -Jf- * " VPA 81 P 5257 DE
Einrichtung zur Ermittlung der richtigen Belichtung zugeführt werden. Wenn man beispielsweise vor einer Aufnahme weiss, dass es zu grösseren Dichteschwankungen nur in einem bestimmten Streifen des gesamten Bildfeldes kommt, so kann man nur die diesen Streifen überdeckenden Detektoren für die Belichtungsmessung verwenden und damit die Güte dieser Messung steigern.Means to determine the correct exposure are fed. For example, if you are in front of a Recording knows that there are greater density fluctuations only in a certain strip of the entire image field comes, one can only use the detectors covering this strip for the exposure measurement and thus increasing the quality of this measurement.
Der oder die Detektor(en) kann bzw. können in Strahlrichtung vor der weiteren Blende oder auch dahinter angeordnet sein. Im letzteren Fall muss die Blende im Bereich des Detektors oder der Detektoren eine weitere Öffnung aufweisen. Eine einfach und mechanisch stabile Ausführung sieht vor, dass der bzw. die Detektor(en) fest mit der weiteren Blende verbunden ist bzw. sind.The detector (s) can or can in the beam direction be arranged in front of the further diaphragm or behind it. In the latter case, the aperture must be in Area of the detector or detectors have a further opening. A simple and mechanically stable one The embodiment provides that the detector (s) is or are firmly connected to the further diaphragm.
Die Einrichtung kann die Belichtungszeit ändern, indem sie die Geschwindigkeit der Relativbewegung steuert. Durch die Entwicklung neuartiger Röntgenstrahlenquellen ist es besonders vorteilhaft auch möglich, dass die Einrichtung die Hochspannung der Röntgenstrahlenquelle steuert. Diese Hochspannung ist ein noch besserer Parameter für einen Belichtungsautomaten als die Belichtungszeit. The device can change the exposure time by controlling the speed of the relative movement. Due to the development of new types of X-ray sources, it is also particularly advantageously possible that the Device controls the high voltage of the X-ray source. This high voltage is an even better parameter for an automatic exposure machine as the exposure time.
Insgesamt ergibt sich damit ein Gerät z.ur Aufnahme von Röntgenbildern, das eine Kombination von effektiver Sekundärstrahlabblendung, optimaler Bildqualität in allen Bereichen und hochspannungsabhängiger Belichtungsautomatik in sich vereint.Overall, this results in a device for taking X-ray images that is a combination of more effective Secondary beam dimming, optimal image quality in all areas and high-voltage-dependent automatic exposure united in itself.
Im folgenden werden anhand von vier Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und erläutert. Dabei In the following, exemplary embodiments of the invention are described and explained with reference to four figures. Included
- Sf - VPA 81 P 5257 DE zeigen:- Sf - VPA 81 P 5257 DE show:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Gerät nach der Erfindung zur Aufnahme von Röntgenbildern, Fig. 2 ein entsprechendes.Gerät mit einer weiteren1 shows a schematic representation of a device according to the invention for taking X-ray images, Fig. 2 shows a corresponding device with another
Blende und die
Fig. 3 und 4 unterschiedliche Blendenformen.Aperture and the
3 and 4 different diaphragm shapes.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are provided with the same reference symbols in all figures.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Röntgenstrahlenquelle bezeichnet, die beispielsweise das gesamte Objektfeld ausleuchtet. Im Strahlenkegel 2 dieser Röntgenstrahlenquelle 1 liegt als Objekt der Teil eines Körpers 3 mit einer Wirbelsäule 4. Zwischen der Röntgenstrahlenquelle 1 und dem Objekt befindet sich eine Blende 5 mit einer ersten Öffnung 6 und einer weiteren Öffnung 7. In Strahlrichtung gesehen hinter dem Objekt 3 befindet sich als BiIdaufzeichnungsträger eine Filmplatte 9. Das durch die erste Öffnung 6 der Blende 5 hindurchtretende Strahlenbündel durchstrahlt den Körper 3 und gelangt anschliessend unbeeinflusst auf die Filmplatte 9. Das durch die weitere Öffnung 7 der Blende 5 ausgeblendete Strahlenbündel durchstrahlt ebenfalls den Körper 3 und gelangt anschliessend auf einen Detektor 8, der zwischen dem Objekt und dem Bildaufzeichnungsträger angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Blende 5 in Richtung des Pfeiles 10 mit einer Geschwindigkeit V1 verschoben. Synchron damit wird der Detektor 8 in Richtung des Pfeiles 11 mit einer Geschwindigkeit v_ verschoben. Das Verhältnis der Geschwindigkeiten V1 zu v_ ist dabei so gewählt, dass das durch die Öffnung 7 der Blende 5 hindurchtretende Strahlenbündel stets aufIn Fig. 1, 1 denotes an X-ray source which, for example, illuminates the entire object field. In the beam cone 2 of this X-ray source 1, the object is the part of a body 3 with a spinal column 4. Between the X-ray source 1 and the object there is a diaphragm 5 with a first opening 6 and a further opening 7, behind the object 3 when viewed in the direction of the beam The image recording medium is a film plate 9. The beam of rays passing through the first opening 6 of the diaphragm 5 shines through the body 3 and then reaches the film plate 9 without being influenced onto a detector 8 which is arranged between the object and the image recording medium. In this exemplary embodiment, the diaphragm 5 is displaced in the direction of the arrow 10 at a speed V 1. Synchronously with this, the detector 8 is displaced in the direction of the arrow 11 at a speed v_. The ratio of the speeds V 1 to v_ is chosen so that the beam passing through the opening 7 of the diaphragm 5 is always on
-Z- VPA 81 P 5257 DE -Z- VPA 81 P 5257 DE
den Detektor 8 trifft.the detector 8 hits.
Das Detektorausgangssignal ist über eine Leitung 12 auf eine Einrichtung 13 gegeben, die als Belichtungsmesser und als Steuereinrichtung für die Geschwindigkeiten der Blende 5 und des Detektors 8 dient.The detector output signal is given via a line 12 to a device 13, which acts as a light meter and serves as a control device for the speeds of the diaphragm 5 and the detector 8.
Die Funktion dieses Gerätes ist folgende:The function of this device is as follows:
Die Röntgenstrahlen durchdringen das Objekt 3 mehr oder minder,je nach der Dichte und den Absorptionseigenschaften der einzelnen Objektteile, über den Detektor 8 und die Einrichtung 13 wird die richtige Belichtung für jeden einzelnen Objektbereich festgelegt. Wenn anschliessend die Blende 5 soweit verschoben ist, dass die öffnung 6 an die Stelle im Strahlenkegel gelangt, an der sich vorher die öffnung 7 befand, dann wird in diesem Ausführungsbeispiel bei unveränderter Hochspannung der Röntgenstrahlenquelle und damit konstanter Primärstrahlung durch Verändern der Belichtungszeit, d.h.The X-rays penetrate the object 3 to a greater or lesser extent, depending on the density and the absorption properties of the individual object parts, via the detector 8 and the device 13, the correct exposure for defined for each individual object area. If afterwards the diaphragm 5 is shifted to such an extent that the opening 6 reaches the point in the beam cone which was previously the opening 7, then in this exemplary embodiment, the high voltage remains unchanged the X-ray source and thus constant primary radiation by changing the exposure time, i.e.
durch Variieren der Blendengeschwindigkeit, die Belichtung an den Objektbereich angepasst. Die öffnung 6 in der Blende 5 kann einen quadratischen Querschnitt kleiner Ausdehnung aufweisen, so dass das gesamte Bildfeld zeilenrasterförmig aufgenommen werden muss. Eine derartige Blende 5 mit öffnung 6 und einer weiteren öffnung 7 für das zum Detektor gelangende Strahlenbündel ist in Draufsicht in Fig. 3 dargestellt.by varying the aperture speed, the exposure is adapted to the object area. The opening 6 in the diaphragm 5 can have a small square cross-section, so that the entire image field must be recorded in a line grid. Such a diaphragm 5 with opening 6 and another Opening 7 for the beam reaching the detector is shown in plan view in FIG. 3.
Es ist aber auch eine Blende 15 mit einer schlitzförmigen öffnung 16 und einem weiteren Schlitz 17 möglich, wie in Fig. 4 ebenfalls in Draufsicht dargestellt ist. Wird bei dieser Anordnung anstelle eines einzelnen Detektors eine ganze&tektorzeile verwendet, so kann beispielsweise über die Signale der einzelnen Detektoren 35However, a diaphragm 15 with a slot-shaped opening 16 and a further slot 17 is also possible, as shown in Fig. 4 also in plan view. Used in this arrangement instead of a single Detector uses a whole & detector line, so can for example via the signals from the individual detectors 35
- -β - VPA 81 P 5257 DE- -β - VPA 81 P 5257 DE
dieser Detektorzeile linear oder auch gewichtet gemittelt werden. Ausserdem ist es auch möglich, nur einzelne dieser Detektoren wahlweise zur Signalerzeugung zu verwenden .this detector line averaged linearly or weighted will. In addition, it is also possible to use only a few of these detectors optionally for signal generation .
In Fig. 2 ist ein etwas abgewandeltes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Röntgenstrahlenquelle 21 hat einen kleineren öffnungswinkel als die Quelle 1 und leuchtet dadurch nur noch einen Teil des Objektfeldes aus. Dadurch wird die Belastung für die Röhre erheblich herabgesetzt. Zusätzlich zu der ersten Blende 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Blende 25 vorgesehen, die ebenfalls zwei Öffnungen 26 bzw. 27 aufweist. Durch die weitere Blende 25 wird die vom Objekt 3 ausgehende Streustrahlung zumindest teilweise unterdrückt, wodurch die Bildqualität weiter gesteigert wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Objekt, d.h. der Körper- 3, in Richtung des Pfeiles 28 mit einer Geschwindigkeit v_ und die Filmplatte 9 in Richtung des Pfeiles 29 mit einer Geschwindigkeit ν bewegt. Ebenso können auch die beiden Blenden 5 und 25 synchron mit Geschwindigkeiten, die ihrem jeweiligen Abstand von der Röntgenstrahlenquelle entsprechen, in entgegengesetzter Richtung bewegt werden. Dabei müsste ausserdem die Röntgenstrahlenquelle 21 mit einer Geschwindigkeit Omega gedreht werden, damit das gesamte Objektfeld nacheinander durchstrahlt wird.In Fig. 2 a somewhat modified embodiment is shown. The X-ray source 21 has a smaller opening angle than the source 1 and thus only lights up part of the object field the end. This considerably reduces the stress on the tube. In addition to the first aperture 5, in In this exemplary embodiment, a further screen 25 is provided, which likewise has two openings 26 and 27, respectively. The scattered radiation emanating from the object 3 is at least partially suppressed by the further diaphragm 25, whereby the image quality is further increased. In this embodiment, the object, i.e. the Body 3, in the direction of arrow 28 at a speed v_ and the film plate 9 is moved in the direction of arrow 29 at a speed ν. as well the two diaphragms 5 and 25 can also be synchronized at speeds which are their respective distance from the X-ray source correspond to be moved in the opposite direction. In addition, the X-ray source 21 can be rotated at a speed Omega, so that the entire object field successively is irradiated.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 wird hier durch die Einrichtung 13 die Hochspannung der Röntgenröhre 21 gesteuert, um die Belichtung zu regeln. Dazu ist eine spezielle Röntgenröhre erforderlich, bei der diese Änderung sehr schnell möglich ist.In contrast to the embodiment according to FIG The high voltage of the X-ray tube 21 is controlled here by the device 13 in order to regulate the exposure. A special X-ray tube is required for this, in which this change can be made very quickly.
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Als Objekt soll,wie in den Beispielen gemäss den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, eine Wirbelsäule 4 abgebildet werden. Diese besteht, wie bekannt, aus Wirbeln und Bandscheiben. Die Öffnungen in den Blenden bewegen sich entlang der Wirbelsäule in deren Längsrichtung. Der Detektorbereich liegt räumlich und zeitlich kurz vor dem aufzunehmenden Bildbereich. Sobald die wesentlich höhere Röntgendosisleistung, die durch eine Bandscheibe hindurchgelassen wird, auf den Detektor auftrifft, bewirkt die Einrichtung 13, zeitlich verzögert, eine Verringerung der Belichtung, entweder durch kürzere Belichtungszeit, d.h. die Relativgeschwindigkeit, zwischen Objekt und Blende wird erhöht, oder durch eine geringere Spannung der Röntgenstrahlenquelle.As in the examples according to Figs. 1 and 2, a spine 4 can be mapped. As is known, this consists of vertebrae and Band washers. The openings in the diaphragms move along the length of the spine. The detector area is spatially and temporally just before the image area to be recorded. As soon as the essential higher X-ray dose rate that is transmitted through an intervertebral disc hits the detector, causes the device 13, with a time delay, a reduction in the exposure, either by Shorter exposure time, i.e. the relative speed between the object and the aperture is increased, or by a lower voltage of the X-ray source.
4 Figuren 8 Patentansprüche4 figures 8 claims
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |